Look-Locker和B1修正變量翻轉角技術在正常乳腺組織T1值測量中的對照研究

蔣輝， 曲金榮， 邵楠楠， 李祥， 孟帆， 張宏凱， 黎海亮

T1-mapping是一種新的磁共振診斷技術，通過定量測量組織T1弛豫時間(簡稱Tl值)輔助更加精準的組織特異性診斷，近年來，在個別領域的應用有了較好的效果，如T1-mapping成像技術在心臟的研究較多，在心肌梗死和心肌纖維化方面尤其突出[1]；相關研究報道T1-mapping技術可無創性檢測小鼠急性腎損害的嚴重程度，并可預測轉歸[2]。另有研究證實，T1-mapping技術能夠診斷和評估肝硬化嚴重程度，與常規肝脾DWI序列相比，具有更高的準確性[3]。近年來有研究將T1-mapping應用于肝纖維化及肝功能的評價，發現其具有重要價值[4-6]；還有學者將其應用于正常青年人腎臟的定量研究上[7]。

目前T1-mapping的獲得可以通過幾種技術來實現。目前的金標準并常用的掃描序列是翻轉恢復序列(inversion recovery method，IR)[8]，即評估感興趣組織的縱向馳豫時間，獲得的T1-mapping信噪比較高,但掃描時間較長。為了縮短掃描時間,在IR基礎上出現了一個新的序列，即反轉恢復SNAPSHOT-FLASH或Look-Locker[9-10]，這個序列對B1場空間變形不敏感。另一個更常用的T1-mapping技術是變量翻轉角(variable flip angle，VFA)[11]，其使用至少兩個不同的翻轉角來得到T1-mapping，能夠單次屏氣完成掃描，空間分辨率較高，但信噪比(signal noise ratio，SNR)與傳統的IR或Look-Locker相比較低，而且由于是小角度激發，所以對運動敏感，額外的B1-mapping(B1-corrected VFA方法)能夠有助于校正T1值，目前尚未見此方法在乳腺方面的研究報道。本研究主要通過對正常乳腺組織的Look-Locker和B1-corrected VFA方法來比較其T1值的穩定性，可以選擇更合適、穩定的T1序列進一步定量分析乳腺組織的特征，在此基礎上進一步行增強檢查，獲得各種定量數據，有助于診斷乳腺病變。T1-map本身是定量參數，這個定量參數可能與病變特征等有一定的相關性，但目前相關研究較少。

材料與方法

1.病例資料

選取2016年6月-2016年8月來我院行乳腺MRI檢查的77例女性患者，年齡24～70歲，平均年齡46.3歲，分別采用Look-Locker法和B1-corrected VFA法測量健側乳房的乳腺腺體組織、乳房深部胸壁肌肉，以獲得組織T1值。

2.檢查方法

MRI檢查采用3.0T MRI掃描儀 (Magnetom Skyra；Siemes Healthcare，Erlangen，Germany)，16通道乳腺相控陣線圈，患者取腳先進的俯臥位。檢查序列包括自由呼吸Look-Locker序列、屏氣B1-corrected VFA T1-mappin序列(基于3D VIBE的序列)、T1WI序列，T2WI抑脂序列、DWI序列以及掃描6 min的自由呼吸radial-VIBE序列。自由呼吸Look-Locker序列掃描參數：翻轉角8°，TR 3.00 ms，TE 1.32 ms，矩陣128×92，層數60層，視野380 mm×309 mm，層厚3.5 mm。靜態場B1-corrected VFA序列采用一個傳統的dixon技術來抑制脂肪，在VFA序列采集之前采用一個B1序列進行匹配，在VFA序列采集之后采用一個B1序列進行自動矯正；掃描參數：2個翻轉角分別為3°及15°，TR、TE1、TE2分別為5.94 ms、2.46 ms、3.69 ms， 矩陣384×269，層數60層，視野360 mm×360 mm，層厚2.5 mm。增強掃描采用高壓注射器經肘靜脈以2.5 mL/s流率注射對比劑Gd-DTPA，劑量0.1 mmol/kg，隨后以相同流率注射30 mL生理鹽水，采集radial-VIBE序列4期后開始注入對比劑。

3.圖像分析

77例患者的圖像傳至PACS(Neusoft,v5.5.60801)，由2位具有5年以上工作經驗的放射科主治醫師采用盲法分別在乳腺腺體及乳房深部胸壁肌肉的Look-Locker和B1-corrected VFA序列圖上獨立測量其T1值。應用工作軟件的自動關聯定位功能，選擇靠近乳頭水平的中間位置、腺體較多層面的同一位置放置興趣區(region of interest，ROI)并測量3次，ROI面積約0．46 cm2，大小約21個像素，測量時避開腺體內病變、大血管區，測量腺體時選擇腺體較致密的區域，盡量避開腺體內的少量脂肪組織，兩位醫師盲法測量的時間各自根據選擇層面要求定位盡可能選取乳頭層面，雖然可能無法達到完全一致，但是最多相差2層圖像；兩位測量者有異議時由有高級職稱的醫師幫忙確認。

4.統計學分析

采用SPSS 20.0軟件進行統計學分析，通過計算組內相關系數(intraclass correlation coefficient，ICC)來評價閱片者間的一致性，ICC<0.40為一致性差，0.41～0.75為一致性好，>0.75為一致性非常好。采用配對t檢驗比較同一乳腺腺體、乳房深部胸壁肌肉look-locker法與B1-corrected VFA法獲得的T1值。以P<0.05為差異有統計學意義。

圖1 乳腺組織Look-Locker和B1-corrected VFA法獲得的T1值分布箱式圖。 圖2 乳房深部胸壁肌肉Look-Locker和B1-corrected VFA法獲得的T1值分布箱式圖。

結 果

2位醫師之間乳腺腺體、乳房深部胸壁肌肉的look-locker法獲得T1值的ICC值分別為0.883、0.818；2位醫師之間乳腺腺體、乳房深部胸壁肌肉B1-corrected VFA法獲得T1值的ICC值分別為0.796、0.757，一致性均為非常好。Look-Locker法與B1-corrected VFA法獲得的乳腺腺體T1值之間差異有統計學意義(P<0.05)，Look-Locker法與B1-corrected VFA法獲得的乳房深部胸壁肌肉T1值之間差異亦有統計學意義(P<0.05，表1，圖1～3)；進一步計算乳腺腺體、乳房深部胸壁肌肉的Look-Locker法與B1-corrected VFA法獲得的T1值的變異系數，腺體組織Look-Locker法和B1-corrected VFA法獲得的T1值變異度分別為0.057和0.074，胸壁肌肉組織兩種方法獲得的T1值變異度分別為0.048和0.065。

表1 乳房腺體、乳房深部胸壁肌肉兩種方法獲得的T1值

討 論

T1-mapping技術能直接測量組織的T1值。T1弛豫時間值與多種生物因素有關，如大分子濃度、水結合狀態、組織含水量等[12]，這些因素在不同的疾病狀態下會發生不同的改變[13]，這也是T1-mapping用于疾病診斷和評價的基礎。T1-mapping使用的掃描序列較多，普遍使用的掃描方法是翻轉恢復序列(IR)，即評估感興趣組織的縱向馳豫時間，缺點是掃描時間較長。自由呼吸LL序列是在一個翻轉脈沖后多次進行圖像信號采集，沿著馳豫恢復曲線生成多幅圖像，對這些圖像的每個像素計算T1值，從而獲得T1-map圖像。與IR序列相比，Look-Locker序列對靜態場的不均勻性(實際上不足5%的T1值偏差)同樣不敏感，并且采集信號的時間明顯縮短，但該序列的分辨率不高。

快速擾相梯度回波序列以評估組織T1值的VFA方法為基礎，被廣泛應用于MRI技術上，該序列可以在幾秒鐘內產生T1WI圖像，其信號強度直接依賴于采用的翻轉角，因此對靜態場的不均勻性很敏感。本研究采用的靜態場校正VFA序列在掃描中使用包含兩個翻轉角(3°及15°)的3D VIBE序列，該序列的信號強度與獲取的組織信號強度相關，能夠很好地提供T1-map；但由于翻轉角與B1場的強度(靜態場強)有很強的相關性，使得該技術對B1場(靜態場強)的不均勻性較敏感，因此，需要通過獲取額外的靜態場圖(T1field map)使VFA序列完成靜態場的矯正。

本研究結果顯示，與VFA方法相比，Look-Locker法獲得的T1值更低[腺體組織：(1423.42±80.63)ms (Look-Locker法)<(2042.09±150.18)ms (VFA法)；肌肉組織(1369.79±65.24)ms (Look-Locker法)<(2044.84±133.07)ms(VFA法)]，造成這種結果的部分原因可能是由于受到脂肪信號的影響，對VFA方法進行了脂肪分離，但Look-Locker方法沒有采用。由于脂肪信號導致較低的T1值，在不進行脂肪抑制的情況下，可能會影響有效的T1值測量；這兩種方法的穩定性是當前研究的重點，我們期望脂肪信號的影響可以忽略不計。

相關動物模型研究結果表明，T1值具有較好的穩定性和可靠性[2]。本研究兩位測量者之間的可重復性較好，良好的可重復性保證了影像學指標的穩定獲取，說明本研究參數比較穩定，可以作為定量評估方法。

圖3 患者，女，41歲，此層面無病變。a) Look-Locker序列圖像； b) B1-corrected VFA序列圖像。

而正常人群中變異度則是影響該影像學指標鑒別正常與異常數值的另一個重要因素，低變異度意味著正常與異常間重疊減少，更接近正常的中心位置數據，更能反映正常組織的組織學特性。筆者未查閱到關于Look-Locker和B1-corrected VFA序列成像方法在正常人群內T1弛豫時間測量的報道。本研究結果顯示Look-Locker與B1-corrected VFA序列成像方法獲得的乳腺腺體及胸壁肌肉的變異系數均較小，其中腺體組織的變異系數分別為0.057(Look-Locker法)和0.074(VFA法)，胸肌組織的變異系數分別為0.048(Look-Locker法)和0.065(VFA法)，說明這些數值很接近正常組織的組織學特性，可為乳腺組織疾病的進一步研究提供基礎。

本研究存在以下不足：①測量的數據樣本量有限；②兩種方法的測量結果差異有統計學意義，差異原因還有待進一步研究，但是哪種方法更適合乳腺病變還需要進一步結合臨床研究；③未進行有關年齡、個人體質等因素與T1值的相關性分析。筆者將在后續研究中完善上述不足之處。

綜上所述，采用Look-Locker法和B1-corrected VFA法獲取正常乳房結構的T1值具有可行性，可用于正常乳腺組織的定量評估，為乳腺病變的進一步研究提供基礎。